Lo schema preso in analisi:
E' un semplice schemino semplificato, non completo e non testato, messo su in poco tempo prendendo spunto da uno schema trovato sul sito di D.Self. Occhio che molti schemi che pubblica nel sito sono sbagliati... vanno verificati prima, non so perchè ma a me sembra che lui stesso faccia azione di sabotaggio, per promuovere l'attenzione e l'accortezza nel design: infatti gli errori di solito sono estremamente visibili a chi abbia un minimo di esperienza...
(non ci si faccia fregare dall'amplificatore operazionale in basso nello schema, è solo un servo DC, ai fini della nostra analisi è come se non ci fosse: alla fin fine avrei potuto benissimo usare un opamp per simulare un amplificatore retroazionato sensibile al carico, ma gli ordini di grandezza delle questioni sarebbero stati non confrontabili col caso amplificatori audio di potenza che interessa a noi).
E' un amplificatore retroazionato, con lo stadio d'uscita incluso nel loop di nfb (infatti il punto di prelievo del segnale di nfb è l'uscita stessa). Come ho già scritto, solo gli amplificatori che prelevano il segnale di nfb dal carico stesso possono soffrire in modo forte degli effetti reattivi di quest'ultimo, e quindi necessitano delle reti all'uscita di cui parliamo in questo topic.
Il suo
diagramma di Bode, ad anello chiuso (ossia con la retroazione attiva, insomma così come dovrebbe funzionare nell'uso comune) è fatto così:
Il plot superiore è quello del modulo del guadagno, sotto è rappresentato invece il plot della fase del guadagno (V(out)/V(in)).
Questo, così com'è, è un amplificatore con un sufficiente margine di fase, ovverosia una buona "distanza" dalla condizione di oscillazione (condizione pericolosa!). Ciò si vede già ad occhio guardando il plot del modulo, che, appena prima della sua curvatura verso il basso,
non ha alcun "picco", nessun improvviso innalzamento del guadagno in prossimità del decadimento dello stesso. L'amplificatore è quindi, sul carico resistivo da 8ohm da me preso in considerazione, perfettamente stabile.
(è una simulazione, eh! Non è il circuito reale, il quale potrebbe anche non essere perfetto così come appare da SPICE...)
Questo è ciò che succede applicando un condensatore da 100nF in parallelo alla resistenza di carico da 8ohm:
e che cos'è adesso quella schifezza che è apparsa sul plot del modulo del guadagno?? L'occhio esperto del progettista vedrebbe già la pericolosa condizione di instabilità, poichè quel tipo di picco è sintomo della presenza di un polo doppio poco smorzato, un termine trinomio del tipo s^2 + 2(omegan * psi)s + omegan^2 nel denominatore della funzione di trasferimento complessiva (dove omegan pulsazione naturale del polo doppio, e psi smorzamento dello stesso: in questo caso lo smorzamento è troppo basso, ecco perchè il picco! E' come lo smorzamento meccanico, un woofer con smorzamento troppo basso "fa le code" sul basso, ossia oscilla ad una propria frequenza di risonanza, a seguito dei transienti applicati ai suoi morsetti, anzichè seguirli fedelmente).
Questo succede perchè il margine di fase non è sufficiente: come ho già scritto nel precedente post, un amplificatore retroazionato è stabile finchè non esiste una frequenza alla quale la fase del suo guadagno sia -180°, e il modulo del guadagno sia maggiore di 1. Ed è tanto più stabile, ossia è tanto più affidabile nella sua condizione di equilibrio, tanto più è alto il margine di fase: questo è la differenza che c'è tra i -180° e la fase del guadagno alla frequenza per la quale il modulo del guadagno è 1 (0dB).
Forse qualche link è chiarificatore:
http://www.facstaff.bucknell.edu/mastas ... uist4.html (in fondo alla pagina)
http://en.wikipedia.org/wiki/Phase_margin
http://www.engin.umich.edu/group/ctm/freq/freq.html
Ritornando a noi, insomma, possiamo dire che anche questo piccolo carico capacitivo ha messo a serio rischio la stabilità del nostro amplificatore. Capacità che è facile trovare ad es. nei diffusori elettrostatici, in cavi esoterici (che NON vanno usati ma l'audiofilo prima o poi li attaccherà all'ampli in questione, è impossibile costruire un ampli a prova di stupid... pardon, audiofili).
Nota: perchè i valvolari non hanno questi problemi. Infatti nei valvolari non ho praticamente mai visto una rete di Zobel, nè l'induttanza in serie all'uscita. Questo perchè i valvolari tipicamente hanno guadagni molto bassi e fattori di retroazione molto limitati, a causa dello scarso guadagno dei dispositivi e della presenza, quando c'è, del TU, che limita con le sue componenti parassite, la possibilità di usare tanta nfb (perchè gli elementi di carico reattivo, che noi vorremmo isolare dall'amplificatore, sono già contenuti a monte, ossia nel TU!!!).
Come curiamo il problema della stabilità su carico capacitivo? Con l'induttore in serie all'uscita!
Ecco il plot di Bode, dopo aver aggiunto l'apposito induttore (il condensatore in parallelo al carico è rimasto fisso, 100nF):
Come si vede il picco nel plot del modulo è totalmente assente ora. La controindicazione è che il guadagno a 20kHz è sotto di 0.3dB al guadagno alle basse frequenze (è udibile? Boh!), e la situazione peggiorerà ancora di più su un carico di 4ohm.
Comunque il valore dell'induttanza lo si può adattare alla situazione, valori così alti sono a prova di bomba.
EDIT del giorno dopo: lo schemino aveva un errore, immagine aggiornata
(continua)
Ciao!
Giaime Ugliano
: il nodo dell'uscita è collegato al parallelo di R26 e L1. Negli amplificatori di solito quest'ultima è una piccola bobina di filo di rame da pochi micro henry: per la corrente continua, questa bobina è essenzialmente un corto circuito. Per cui tutto l'offset in continua dell'uscita ce l'hai ANCHE al nodo tra R27 e il fusibile. Essendo pure quest'ultimo un corto, per la continua, ecco che tutto l'offset ce l'hai sui diffusori 
) è che 